CN102689236A - 一种多主轴数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多主轴数控机床，包括工作平台；多个主轴，所述多个主轴分成n组进行设置，分布在一个轴架上，各组主轴间隔设置，悬吊于所述工作平台的沿Y轴方向的上方，且在所述多个主轴中的每一个的下端均设置有刀头；控制系统，其设定所述多主轴数控机床的坐标原点，并且每一个主轴具有独立驱动电路。每组主轴设置在一个圆盘架上，所述圆盘架针对每个主轴均开有十字形孔，并嵌入所述轴架中，所述轴架为双层中空结构，所述控制系统通过驱动器驱动所述主轴的边缘沿着所述十字形孔的滑动，步进式电机驱动各主轴。本发明所述的多主轴数控机床可以同时加工多个工件，产量高，提供了工作效率。

Description

一种多主轴数控机床

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种多主轴数控机床。

背景技术

传统的数控机床只有一个主轴，在进行加工时工作效率低下，加工重复性的工件则要浪费很多资源。此外，遇到要用多把刀加工同一件产品时，现有较为先进数控机床采用常见的自动换刀，即在单个主轴边带一个转盘，转盘里放上若干个刀头，成本非常高，也只能用一个主轴进行加工。传统的多头机床在做组合刀具时，每加或换完一次刀具都要重新对刀，存在极大的不稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种多主轴数控机床，多个主轴根据需要分别安装不同的铣刀，分组同时加工多个工件，提高工作效率。

为了克服现有技术存在的缺点，达到上述目的，本发明提供了一种多主轴数控机床，包括：

工作平台，其上设置有用于夹持工件的夹持具；

多个主轴，所述多个主轴分成n组进行设置，每组中包括至少两个主轴，每个主轴均具有独立的X、Y、Z方向三维自由度，所述多个主轴分布在一个轴架上，各组主轴间隔设置，所述轴架悬吊于所述工作平台的沿Y轴方向的上方，且在所述多个主轴中的每一个的下端均设置有刀头；

控制系统，其设定所述多主轴数控机床的坐标原点，并以该坐标原点为唯一基点控制所有主轴的沿X、Y独立运动，并且每一个主轴具有独立驱动电路，所述控制系统单独控制各驱动电路的通断，并控制包括可以统一多个主轴的工件原点并独立微调，独立关闭不需要工作的主轴，随机使用需要工作的主轴；

其中，所述控制系统控制每一组中的主轴在工件的不同部位同时加工同一工件；或者控制每一组中的一个主轴同时工作，以加工多个工件，并且让每一组中的各主轴同时交替工作。

优选的是，每组中的各主轴的刀具均不同。

优选的是，所述刀具包括平头铣刀、球头铣刀、平头铣刀带倒角、成型铣刀、倒角刀、T型刀、齿形刀和粗皮刀。

优选的是，每组中有两个主轴，一个主轴上带有平头铣刀，另外一个主轴上带有齿型刀。

优选的是，每组中有三个主轴，三个主轴上所带的刀具均为相同类型的刀具，但是尺寸不同。

优选的是，每组主轴设置在一个圆盘架上，所述圆盘架嵌入所述轴架中，并且相对于所述轴架有一定的活动余量。

优选的是，所述轴架为双层中空结构，且其下层开设有直径不大于所述圆盘架的圆孔，圆盘架上的主轴从所述圆孔中伸出，曲轴的一端枢接至所述圆盘架，而另一端从所述圆孔中穿出，并受到驱动器的驱动，所述驱动器受到所述控制系统的控制。

优选的是，所述圆盘架上针对每个轴均开有十字形孔，所述主轴的与所述圆盘架接触的一端嵌入所述十字形孔中，所述控制系统通过驱动器驱动所述主轴的边缘沿着所述十字形孔的滑动，以使所述主轴沿着X轴和Y轴方向移动。

优选的是，驱动器为电机或气泵。

优选的是，步进式电机驱动各主轴，使各主轴沿着圆盘架的高度方向，即Z轴方向移动。

本发明的有益效果是：本发明所述的多主轴数控机床可以同时加工多个工件，产量高，且可以针对每个主轴进行各个方向的分别微调，比传统的数控机床更加先进，确保机床所加工产品的精度；机床采用低电压的弱电系统，步进、伺服驱动系统和主轴变频技术，比传统交流电机驱动的机床节能5-20倍；多主轴的设计，可以最大程度地减少换刀的次数，节约能耗，比传统的机床要缩断4-10倍的生产期，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明所述多主轴数控机床的结构示意图

图2为本发明所述轴架和圆盘架的示意图

图3为本发明所述圆盘架上的十字型孔示意图

图4和图5为本发明所述多主轴数控机床的多头双动作业方式示意图

图6～图9为本发明所述多主轴数控机床的多头互动作业方式示意图

具体实施方式

下面根据附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1和图2所示，本发明所述的一种多主轴数控机床，包括工作平台2，其上设置有用于夹持工件3的夹持具，用来固定需要加工的工件3；多个主轴1，所述多个主轴1分成n组进行设置，每组中包括至少两个主轴1，每个主轴1均具有独立的X、Y、Z方向三维自由度，所述多个主轴分布在一个轴架5上，各组主轴1间隔设置；可以为每个主轴1设置编号，如编号为主轴A、主轴B、主轴C和主轴D等，其目的是方便设置程序，根据需要为每个主轴1配备不同的铣刀4，包括平头铣刀、球头铣刀、平头铣刀带倒角、成型铣刀、倒角刀、T型刀、齿形刀和粗皮刀等。如多个主轴1可以分别夹平头铣刀、球头铣刀、倒角刀和齿形刀，或者夹其中的一种或两种铣刀4且其尺寸不同；为了方便程序的设置，可以为每个铣刀4进行编号，所设程序中主轴1的编号和铣刀4的编号相对应。主轴1的数量可以根据实际需要设置。所述轴架5悬吊于所述工作平台2的沿Y轴方向的上方，且在所述多个主轴1中的每一个的下端均设置有铣刀4。控制系统，其设定所述多主轴数控机床的坐标原点，并以该坐标原点为唯一基点控制所有主轴1的沿X、Y独立运动，根据程序任意调整所述多个主轴1之间的距离，以满足不同工件3的加工需求。所述主轴具有根据程序自动换刀和独立对刀功能，统一所有主轴1的坐标原点，可以方便控制系统对其进行精确的控制，也简化了程序的设置过程，只要将第一次调好，保存好原点，可以反复加工，提高成品率。

每一个主轴1具有独立驱动电路，所述控制系统单独控制各驱动电路的通断，并控制包括可以统一多个主轴1的工件原点并独立微调，独立关闭不需要工作的主轴1，随机使用需要工作的主轴1，使控制过程更加智能化；其中，所述控制系统控制每一组中的主轴1在工件3的不同部位同时加工同一工件3；或者控制每一组中的一个主轴1同时工作，以加工多个工件，并且让每一组中的各主轴1同时交替工作。

如图2所示，每组主轴1设置在一个圆盘架7上，所述圆盘架7嵌入所述轴架5中，并且相对于所述轴架5有一定的活动余量，使其在轴架5中可以根据程序自由活动。所述轴架5为双层中空结构，且其下层6开设有直径不大于所述圆盘架7的圆孔，圆盘架7上的主轴1从所述圆孔中伸出，曲轴8的一端枢接至所述圆盘架7，而另一端从所述圆孔中穿出，并受到驱动器的驱动，所述驱动器受到所述控制系统的控制。驱动器驱动所述曲轴8，曲轴8带动圆盘架7旋转或移动，进而使在其中的主轴1可以根据需要任意活动。所述圆盘架7上针对每个主轴均开有十字形孔9，所述主轴的与所述圆盘架接触的一端嵌入所述十字形孔9中，所述控制系统通过驱动器驱动所述主轴的边缘沿着所述十字形孔9的滑动，以使所述主轴沿着X轴和Y轴方向移动，所述驱动器为电机或气泵，优选为电机，步进式电机驱动各轴，使各轴沿着圆盘架的高度方向，即Z轴方向移动。

此外，本发明的机床采用低电压的弱电系统，步进、伺服驱动系统和主轴变频技术，比传统交流电机驱动的机床要节能5-20倍。本发明的机床设备，综合多头机床和自动换刀机床的功能，做到一机多用，提高工作效率，降低投资成本，灵活多用，节约机床占地面积等。

本发明所述多主轴数控机床的作业方式包括如下几种：

(1)多头联动：如图1所示，多个主轴1同时加工多个相同的工件，可以实现快速批量复制的目的。例如，共有4个主轴1，主轴A、主轴B、主轴C和主轴D，所有的主轴1都夹同样的刀具a或刀具b，对4个相同的工件进行加工，这样一次就可加工出4个，而但主轴的一次只能加工一个。例如，多主轴数控机床多头联动方式，可采用平底尖刀进行精雕作业，可同时完成多片工件。

(2)多头双动：如图4和图5所示，多个主轴1分为多组，例如共有4个主轴1，主轴A、主轴B、主轴C和主轴D，主轴A夹a型刀，主轴B夹b型刀，主轴C夹a型刀，主轴D夹b型刀，其中两个主轴为一组加工一个工件，主轴A和主轴B为一组，主轴C和主轴D为一组，根据程序自动交替工作，同时加工多个工件。加工步骤包括：

步骤一、主轴A和主轴C先用同型号的刀具a进行工作，如图4；

步骤二、主轴B和主轴D根据指令自动用同型号的刀具b进行工作，如图5。

例如，多主轴数控机床多头双动方式，可采用平底尖刀和直刀分别精雕和切割工作。采用多头双动的作业方式，节省了时间，提高了工作效率。如传统的多头精雕机，用6厘0.3的尖刀雕刻8*50cm带圆线的平底花边条，按24个小时计算，六个小时同时雕四条，共16条。而采用本发明的多头双动，按四个主轴计算，将主轴A和主轴C装6厘直刀开粗后，再把主轴B和主轴D装鹰嘴刀，将圆边采用单线雕刻，双边雕刻成型。双组完成两条花边，仅需20分钟，一小时可做6条，24小时可做144条，是传统设备的9倍。

(3)多头互动：如图6～图9所示，多个主轴1，分别夹不同刀具4，例如共有4个主轴，主轴A、主轴B、主轴C和主轴D，主轴A夹a型刀，主轴B夹b型刀，主轴C夹c型刀，主轴D夹d型刀，根据程序自动交替工作，同时加工一个工件，以发挥各类刀具的最大优势，用多把不同种类的刀具进行互动雕铣作业，达到快速加工的目的，最大程度地提高了工作效率。本发明可以最大程度地减少换刀的次数，节约能耗，比传统的机床要缩断4-10倍的生产期。加工步骤包括：

步骤一、主轴A先用刀具a进行工作，如图6；

步骤二、主轴B根据指令自动用刀具b进行工作，如图7；

步骤三、主轴C根据指令自动用刀具c进行工作，如图8；

步骤四：主轴D根据指令自动用刀具d进行工作，如图9。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种多主轴数控机床，其特征在于，包括：

工作平台，其上设置有用于夹持工件的夹持具；

多个主轴，所述多个主轴分成n组进行设置，每组中包括至少两个主轴，每个主轴均具有独立的X、Y、Z方向三维自由度，所述多个主轴分布在一个轴架上，各组主轴间隔设置，所述轴架悬吊于所述工作平台的沿Y轴方向的上方，且在所述多个主轴中的每一个的下端均设置有刀头；

控制系统，其设定所述多主轴数控机床的坐标原点，并以该坐标原点为唯一基点控制所有主轴的沿X、Y独立运动，并且每一个主轴具有独立驱动电路，所述控制系统单独控制各驱动电路的通断，并控制包括可以统一多个主轴的工件原点并独立微调，独立关闭不需要工作的主轴，随机使用需要工作的主轴；

其中，所述控制系统控制每一组中的主轴在工件的不同部位同时加工同一工件；或者控制每一组中的一个主轴同时工作，以加工多个工件，并且让每一组中的各主轴同时交替工作。

2.如权利要求1所述的多主轴数控机床，其特征在于，每组中的各主轴的刀具均不同。

3.如权利要求2所述的多主轴数控机床，其特征在于，所述刀具包括平头铣刀、球头铣刀、平头铣刀带倒角、成型铣刀、倒角刀、T型刀、齿形刀和粗皮刀。

4.如权利要求1所述的多主轴数控机床，其特征在于，每组中有两个主轴，一个主轴上带有平头铣刀，另外一个主轴上带有齿型刀。

5.如权利要求1所述的多主轴数控机床，其特征在于，每组中有三个主轴，三个主轴上所带的刀具均为相同类型的刀具，但是尺寸不同。

6.如权利要求1所述的多主轴数控机床，其特征在于，每组主轴设置在一个圆盘架上，所述圆盘架嵌入所述轴架中，并且相对于所述轴架有一定的活动余量。

7.如权利要求6所述的多主轴数控机床，其特征在于，所述轴架为双层中空结构，且其下层开设有直径不大于所述圆盘架的圆孔，圆盘架上的主轴从所述圆孔中伸出，曲轴的一端枢接至所述圆盘架，而另一端从所述圆孔中穿出，并受到驱动器的驱动，所述驱动器受到所述控制系统的控制。

8.如权利要求7所述的多主轴数控机床，其特征在于，所述圆盘架上针对每个主轴均开有十字形孔，所述主轴的与所述圆盘架接触的一端嵌入所述十字形孔中，所述控制系统通过驱动器驱动所述主轴的边缘沿着所述十字形孔的滑动，以使所述主轴沿着X轴和Y轴方向移动。

9.如权利要求8所述的多主轴数控机床，其特征在于，驱动器为电机或气泵。

10.如权利要求8所述的多主轴数控机床，其特征在于，步进式电机驱动各主轴，使各主轴沿着圆盘架的高度方向，即Z轴方向移动。

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